насекомые

Ганс неси...

ссылка на гифку

Живущие в снегу комары спасаются от замерзания, ампутируя собственные конечности

Биологи обнаружили у «снежных» комаров уникальную для живой природы способность отрывать собственные конечности, жидкость в которых начинает замерзать. Это не позволяет кристаллизации распространиться по всему телу и спасает насекомых от гибели.

Самка хионеи на снегу

Ледничники, или хионеи (Chionea) — уникальные бескрылые комары, сохраняющие активность даже в зимнее время. Их можно встретить в умеренных широтах по всему Северному полушарию, зачастую прямо на снегу. Такая способность переживать низкие температуры крайне необычна для насекомых. Один из секретов этой устойчивости обнаружили ученые из Вашингтонского университета, статья которых представлена в онлайн-библиотеке препринтов bioRxiv.

Джон Татхилл (John Tuthill) и его коллеги показали, что хионеи могут переносить понижение температуры тела до минус семи градусов. Гемолимфа в нем остается жидкой, а опасная кристаллизация, ведущая к разрушению тканей, начинается при более низкой температуре. При этом стартует она, конечно, с конечностей, и тогда насекомое может применять весьма необычную тактику, отрывая соответствующую конечность, чтобы не дать кристаллизации распространиться по всему телу.

До сих пор эта тактика ускользала от внимания биологов, поскольку ледничники довольно капризны к условиям жизни, их крайне непросто выращивать и исследовать в лаборатории. Поэтому Татхилл и его соавторы проводили наблюдения в полевых условиях, в горах штата Вашингтон. С помощью тепловизора ученые отследили температуры в общей сложности 77 хионей, причем у немалого числа из них конечности были оторваны.

Непосредственно перед этим актом самоповреждения тепловизор фиксировал в ножках резкий температурный скачок, который свидетельствует о начале процесса кристаллизации гемолимфы. По-видимому, именно на это реагируют насекомые, быстро решаясь на самостоятельную ампутацию: конечность, примерзшая из-за замерзания к опоре, отрывается за счет быстрого движения тела. Все происходит менее чем за секунду, не позволяя кристаллам проникнуть далеко в тело и привести к фатальному исходу.

Авторы статьи отметили, что биологам известно немало видов животных, которые нередко теряют конечности (или хвост) при нападении хищника либо соперника или даже стараясь высвободиться из смертельной ловушки: ящерицы, пауки, крабы и так далее. Однако самоампутация конечности для спасения от замерзания, которую практикуют хионеи, — пока что единственный подобный пример.

Статья спизжена отсюда

Биологи поняли, зачем пчелы строят соты не шестигранной формы

Среди множества шестиугольных сот изредка появляются пяти- и семигранные. Долгое время они считались случайной ошибкой, нарушающей стройность общей структуры. Но оказалось, что такие ячейки — результат элегантного решения геометрической проблемы, связанной со «стыковкой» сот разных размеров.

Пчелы выводят потомство в шестиугольных сотах. Такая форма позволяет использовать минимум строительного материала при максимуме внутреннего объема каждой соты, при этом между ними не остается просветов. Лишь изредка встречаются соты нестандартной формы — пяти- и семигранные. Более того, это характерно и для пчел, и для некоторых ос, их родственников. Новая работа американских ученых показала, что это позволяет соединять в единой конструкции соты разных размеров, в которых созревают личинки с разной судьбой. Об этом рассказывается в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.

Напомним, что колонии пчел и общественных ос состоят из многочисленных стерильных рабочих особей — потомства единственной самки, матки, которая занята лишь откладыванием яиц. До определенного момента в сотах развиваются только рабочие, пока колония не достигнет нужного размера и ей не придет пора «размножиться».

Для этого необходимо вывести фертильных особей, самок и самцов, которые станут основой новой семьи. Такие особи требуют особых условий развития, они заметно крупнее рабочих, поэтому и соты им нужны побольше. Это ставит перед насекомыми необычную геометрическую проблему: соединить в рамках единой конструкции, без промежутков, шестигранные ячейки разных размеров.

Соты пчел и ос с парами ячеек нестандартной формы. Снимки ориентированы так, что более «свежие» соты находятся внизу, показывая, что пятигранная ячейка строится перед семигранной, позволяя переходить к шестигранникам больших размеров

Чтобы выяснить, как решается эта задача, Майкл Смит (Michael Smith) и его коллеги из Обернского университета (США) собрали снимки 115 колоний пяти видов пчел (Apis mellifera, A. cerana, A. dorsata, A. florea и A. andreniformis) и пяти видов общественных ос (Vespula vulgaris, V. maculifrons, V. flavopilosa, V. shidai и Metapolybia mesoamerica). С помощью машинного зрения они получили точные данные по числу и длине граней, а также количеству соседей для 22 745 отдельных сот.

Оказалось, пяти- и семиугольные соты возникают при переходе от небольших к крупным сотам. Они возводятся парами, так что общее число внешних граней остается тем же, что и у двух шестиугольных ячеек. Это позволяет легко «стыковать» такую пару с соседями, не нарушая общую структуру. Одновременно размеры граней пятиугольной соты дают возможность соединять ее с небольшими шестиугольниками, а более длинные грани семиугольной соты — перейти к более крупным шестиугольникам.

Эффективность этого решения подтвердило моделирование, проведенное математиками из Корнеллского университета на основе триангуляции Делоне. Они показали, что добавление больших шестигранников к массиву малых постепенно деформирует общую структуру: это либо приведет к возникновению просветов, либо потребует строительства дополнительных, нефункциональных ячеек. Однако введение пяти- и семигранных пар снимает эту проблему, позволяя сохранить целостность конструкции без потерь.

Статья спизжена отсюда